TREHALOSE: EGENSKAPER, STRUKTUR, FUNKSJONER - BIOLOGI - 2026

Den trehalose er et disakkarid som består av to glukose α-D-finnes i mange insekter, sopp og mikroorganismer, men som ikke kan syntetiseres av virveldyr. Som sukrose er det et ikke-reduserende disakkarid og kan danne enkle krystaller.

Trehalose er et karbohydrat med liten søtningsevne, veldig løselig i vann og brukt som energikilde og for dannelse av kitin-eksoskelettet hos mange insekter. Det er en del av cellemembranene til forskjellige insekter og mikroorganismer, som syntetiserer det.

Haworth-representasjon for Trehalose (Kilde: Fvasconcellos 18:56, 17 april 2007 (UTC) via Wikimedia Commons)

Den brukes i matindustrien som stabilisator og fuktighetsgivende middel. Den er til stede i sukkerrørsaft som et produkt dannet etter at stokken er kuttet, og den er spesielt stabil mot oppvarming og til syremediet.

I den humane tarmen, som et resultat av enzymet trehalase (til stede i villi av tynntarmen), blir trehalose brutt ned til glukose, som absorberes sammen med natrium. Fraværet av trehalase gir intoleranse mot sopp.

Kjennetegn og struktur

Trehalose ble først beskrevet av Wiggers i 1832 som et ukjent sukker til stede i "ergot av rug" (Claviceps purpurea), en giftig sopp.

Senere fant Berthelot det i kokongene til en bille ved navn Larinus Maculata, ofte kalt trehala. Derfor stammer navnet trehalose.

Trehalose (α-D-glukopyranosyl α-D-glukopyranosid) er et ikke-reduserende disakkarid hvor to D-glukoserester er bundet, hverandre til, gjennom anomert hydrogen. Trehalose er vidt distribuert i planter, gjær, insekter, sopp og bakterier, men finnes ikke i virveldyr.

Kitin i eksoskjelettet til insekter dannes fra UDP-N-acetyl-glukosamin ved virkning av en glykosyltransferase kalt kitinsyntetase. Hos insekter syntetiseres UDP-N-acetyl-glukosamin fra trehalose.

biosyntesen

Det er fem hovedveier for trehalosebiosyntese, hvorav tre er de vanligste.

Den første ble beskrevet i gjær og involverer kondensering av UDP-glukose og glukose 6-fosfat av glukosyltransferase-trehalose 6-fosfat-syntetase, for å produsere trehalose 6-fosfat og hydrolysere fosforsyreestere ved trehalose 6-fosfatfosfatase.

Den andre veien ble beskrevet for første gang i arten av slekten Pimelobacter og involverer transformering av maltose til trehalose, en reaksjon katalysert av enzymet trehalosesyntetase, en transglukosidase.

Den tredje ruten er beskrevet i forskjellige slekter av prokaryoter, og involverer isomerisering og hydrolyse av den terminale maltoseresten av et malto-oligosakkarid ved virkning av en serie enzymer for å produsere trehalose.

Mens de fleste organismer bare bruker en av disse traséene for trehalosedannelse, bruker mycobacteria og corynebacteria alle tre stiene for trehalosesyntese.

Trehalose hydrolyseres av en glukosidhydrolase kalt trehalose. Mens virveldyr ikke syntetiserer trehalose, oppnås det i tarmen når den svelges og hydrolyseres av trehalose.

Industrielt syntetiseres trehalose enzymatisk fra et maisstivelsesubstrat med enzymene malto-oligosyl-trehalosesyntetase og malto-oligosyl-trehalose-hydroksylase fra Arthrobacter Ramosus.

Egenskaper

Tre grunnleggende biologiske funksjoner er beskrevet for trehalose.

1- Som en kilde til karbon og energi.

2- Som en stressbeskytter (tørke, saltholdig jord, varme og oksidativt stress).

3- Som signal eller regulatorisk molekyl for plantemetabolisme.

Sammenlignet med andre sukkerarter, har trehalose en mye større evne til å stabilisere membraner og proteiner mot dehydrering. Videre beskytter trehalose celler mot oksidativt og kalorisk stress.

Noen organismer kan overleve selv når de har mistet opptil 90% av vanninnholdet, og denne evnen er i mange tilfeller relatert til produksjon av store mengder trehalose.

For eksempel, under langsom dehydrering, konverterer nematoden Aphelenchus avenae mer enn 20% av sin tørre vekt til trehalose, og dens overlevelse er relatert til syntesen av dette sukkeret.

Evnen til trehalose til å fungere som en beskytter av lipid-dobbeltlaget i cellemembraner ser ut til å være relatert til dens unike struktur, som gjør at membranene kan holde væske. Dette forhindrer fusjon og separering av membranfasene, og forhindrer derfor deres brudd og oppløsning.

Strukturkonformasjonen av musling trehalose (toskall), dannet av to sukkerringer som vender mot hverandre, gjør det mulig å beskytte proteiner og aktiviteten til mange enzymer. Trehalose er i stand til å danne ikke-krystallinske glassholdige strukturer under dehydratiseringsbetingelser.

Å være trehalose, et viktig vidt distribuert disakkarid, er det også en del av strukturen til mange oligosakkarider som er til stede i virvelløse planter og dyr.

Det er det viktigste karbohydratet i hemolymfen hos insekter og konsumeres raskt i intense aktiviteter som å fly.

Funksjoner i bransjen

I næringsmiddelindustrien brukes det som et stabiliserings- og fuktemiddel, og det er mulig å finne det i smaksatt melkeholdige drikker, kalde te, bearbeidede fiskebaserte produkter eller pulveriserte produkter. Den har også applikasjoner i legemiddelindustrien.

Den brukes til å beskytte frossen mat og, for å være stabil mot temperaturendringer, for å forhindre mørk fargeendring av drikkevarer. Det brukes også til å undertrykke lukt.

På grunn av sin store fuktighetsgivende kraft og sin beskyttende funksjon for proteiner, er den inkludert i mange produkter beregnet for hud- og hårpleie.

Industrielt brukes den også som søtningsmiddel til å erstatte sukker i sukkervarer og bakeri, sjokolade og alkoholholdige drikker.

Eksperimentelle biologiske funksjoner

Hos forsøksdyr har noen studier vist at trehalose er i stand til å aktivere et gen (aloxe 3) som forbedrer insulinfølsomheten, reduserer glukose i lever og øker fettmetabolismen. Denne forskningen ser ut til å vise løfte i fremtiden for behandling av overvekt, fet lever og diabetes type II.

Andre arbeider har vist noen fordeler ved bruk av trehalose hos forsøksdyr, som økningen i aktiviteten til makrofager for å redusere ateromatiske plakk og dermed "rense arteriene".

Disse dataene er veldig viktige, ettersom de i fremtiden vil tillate å effektivt påvirke forebygging av noen svært hyppige hjerte- og karsykdommer.

referanser

1. Crowe, J., Crowe, L., & Chapman, D. (1984). Bevaring av membraner i anhydrobiotiske organismer: trehalose. Science, 223 (4637), 701–703.
2. Elbein, A., Pan, Y., Pastuszak, I., & Carroll, D. (2003). Ny innsikt om trehalose: et multifunksjonelt molekyl. Glykobiologi, 13 (4), 17–27.
3. Finch, P. (1999). Karbohydrater: Strukturer, synteser og dynamikk. London, Storbritannia: Springer-Science + Business Media, BV
4. Stick, R. (2001). Karbohydrater. Livets søte molekyler. Academic Press.
5. Stick, R., & Williams, S. (2009). Karbohydrater: Livets essensielle molekyler (2. utg.). Elsevier.